TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES: INTERFACES Y MODEMS MEDIOS DE TRANSMISION DE DATOS

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TEMA 6 TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES:
INTERFACES Y MODEMS
6.1 TRANSMISIÓN DE DATOS DIGITALES
La transmisión de datos binarios por un enlace se puede llevar a cabo en
modo paralelo o en modo serie.
Transmisión paralela
Agrupando los datos se pueden enviar n bits al mismo tiempo en lugar de uno
solo. El mecanismo es conceptualmente sencillo usar n hilos para n bits
Tiene la ventaja de la velocidad, sin embargo e oste aumenta al multiplicarse
el cableado. Se limita habitualmente a distancias cortas.
Transmisión serie
En este caso un bit sigue a otro. Puesto que la comunicación dentro de los
dispositivos es paralela es necesario usar dispositivos de conversión en la
interfaz entre el emisor y la línea.

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La transmisión serie puede llevarse de dos maneras
Transmisión asíncrona: Se denomina así debido a que la temporización
de la señal no es importante. En lugar de ella, la información se recibe
y traduce siguiendo patrones acordados. Se enviara un bit de inicio
(cero) al inicio y uno o mas bits de parada (unos) al final de cada byte.
Dentro de cada byte el receptor si debe estar sincronizado. La
adición de bits de inicio y parada y de los intervalos de inserción hace
que la transmisión sea más lenta. Será importante en conexiones de
baja velocidad; por ejemplo de un Terminal a un computador.
Transmisión síncrona: En este caso se envía un bit detrás de otro sin
bits de inicio/parada o intervalos. Es responsabilidad del receptor
agrupar bits. Si el emisor desea enviar datos en ráfagas separadas
deben rellenarse como una secuencia de cerios y unos que indican
vacío.

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6.2 INTERFAZ DTE-DCE
En una comunicación hay cuatro unidades básicas involucradas, un DTE y un
DCE en un extremo y un DTE y un DCE en el otro. Un DTE genera los datos
y los pasa a su DCE que los convierte a un formato apropiado y los introduce
en la red. Cuando llega la señal al receptor, se efectúa el proceso inverso.
Para entendernos un DTE podría ser un ordenador y un DCE un modem
Equipo Terminal de datos (DTE)
Incluye cualquier unidad que funcione como origen o destino para datos
digitales binarios
Equipo Terminal del circuito de datos (DCE)
En cualquier dispositivo que transmite o recibe datos en forma de señal
analógica o digital a través de una red.
Estándares
Cada estándar proporciona un modelo para las características mecánicas,
eléctricas y funcionales de la conexión.
La EIA y la ITU-t están involucradas en el desarrollo de los estándares de
la interfaz DTE-DCE. Los estándares de la EIA se denominan EIA-232, EIA
442, EIA-449,…Los de la ITU-T se denominan serie V y serie X.
Interfaz EIA 232
La versión más reciente no sólo define el tipo de conectores a usar, sino
también los cables y conectores específicos y la funcionalidad de cada
patilla.
RED

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Especificación mecánica
Define la interfaz como un cable de 25 hilos con un conector de patillas DB-
25 macho y uno hembra. La longitud del cable no puede exceder de 15
metros (cerca de 50 pies).
Un conector DB-25 es un enchufe con 25 patillas o
receptáculos, cada uno de los cuales está conectado a un
único hilo y tiene una función específica.
Especificación eléctrica
Define los niveles de voltaje y el tipo de señal a transmitir en cualquier
dirección entre el DTE y el DCE.
Todos los datos deben transmitirse como 0 y unos lógicos usando
codificación NRZ-L con el 0 definido como un voltaje positivo y el uno como
un voltaje negativo. Para que sea reconocida como datos, la amplitud de una
señal debe estar entre 3 y 15 voltios o entre -3 y -15 voltios. Permitiendo
que las señales estén en un rango de 12 voltios, hace improbable que la
degradación de la señal por ruido afecte a su reconocibilidad como podemos
ver en la figura
Control y temporización
Sólo 4 de los 25 hilos disponibles se usan para datos; los 21 restantes están
reservados para control, temporización, tierra y pruebas. La especificación
eléctrica del EIA-232 define que las señales distintas a las de los datos
deben enviarse usando OFF (menor que 3 voltios) y ON (mayor que + 3
voltios).

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La especificación funcional
Hay disponibles dos implementaciones distintas:
Implementación DB-25: Cada función de comunicación tiene una
función espejo, o respuesta para el tráfico en la dirección opuesta,
para permitir la operación full-dúplex. Por ejemplo la patilla 2 es para
transmitir datos, mientras que la 3 es para recibirlos. No todas las
patillas son funcionales. La 9 y la 10 se reservan para usos futuros; la
11 esta todavía sin asignar.
Implementación DB-9: Muchas de las patillas de la implementación
DB-25 no son necesaria para una comunicación asíncrona sencilla, por
lo que esta versión sólo usa 9 patillas.
Ejemplo de funcionamiento
Hay 5 pasos distintos desde la preparación hasta la terminación:
Paso1: Muestra las preparaciones para la transmisión
Paso2: Asegura que los cuatro dispositivos están listos;
o DTE emisor envía un mensaje de listo a su DCE(20)
o DCE hace lo mismo al DTE (6)
o Lo mismo para la pareja receptora
Paso3: Establece la conexión física entre módem emisor y receptor:
o DTE emisor envía a su DCE petición para enviar (4)
o DCE emisor transmite señal portadora al receptor
o Este indica a su computadora que comienza la transmisión (8)
o DCE emisor envía a su DTE un mensaje de listo para enviar (5)
Paso4: Procedimiento de transferencia de datos:
o El emisor transfiere datos as u MODEM (2) acompañado por
una señal de temporización (24)
o El MODEM los convierte en una señal analógica y los envía por
la red
o El MODEM receptor recibe la señal, los vuelve a convertir a
digitales y los pasa a su computadora(3) junto con el pulso de
temporización (17)
Paso5: Una vez finalizadas las transmisiones amabas computadora
desactivan los circuitos petición-para-enviar; los módems
desconectan sus señales portadoras, sus detectores de señal de línea
recibida y sus circuitos listo-para enviar.

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Módem nulo
Proporciona la interfaz DTE-DTE sin DCE. Es una interfaz EIA-232 que
completa los circuitos necesarios para hacer que los DTE de los extremos
crean que tienen un DCE y una red entre ellos. Por ejemplo cruza los cables
de forma que la patilla 2 (Salida de datos) se cruce con la patilla 3 (entrada
de datos de la otra estación.

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6.4 MÓDEMS
El tipo más familiar de DCE es un módem. Módem significa
Modulador/demodulador. Un Modulador convierte una señal digital en una
señal analógica usando ASK, FSK, PSK o QAM; un demodulador revierte el
proceso de modulación.
Tasa de transmisión
Hay factores limitaciones sobre esta tasa:
Ancho de banda
Está relacionado con la limitación inherente de las propiedades físicas del
medio. Las líneas telefónicas tradicionales pueden transportar frecuencias
entre 300 Hzs y 3300 Hzs lo que les de un ancho de banda de 3000, todo
este ancho se utiliza para transmitir voz pero los datos requieren un grado
más elevado de exactitud por lo que el ancho de banda efectivo par es de
2400 que cubre el ancho de 600Hzs a 3000HZs.
Velocidad del módem
Como ya vimos anteriormente dependerá de que use ASK, FSK, PSK o QAM.
La siguiente tabla resume la tasa de bits máxima sobre líneas telefónicas
estándares de par trenzado. Asumen una línea tradicional bifilar. Si usan
líneas de cuatro cables, la tasa de datos puede ser el doble. En ese caso dos
cables se usarían para mandar y dos para recibir datos
Modulación Semidúplex Dúplex
ASK 2400 1200
FSK <2400 <1200
2-PSK 2400 1200
4-PSK 4QAM 4800 2400
8-PSK 8-QAM 7200 3600
16-QAM 9600 4800
32-QAM 12000 6000
64-QAM 14400 7200
128-QAM 16800 8400
256-QAM 19200 9600

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Estándares para módems
Se presentan dos estándares:
Módems Bell
Serie103/113:
Opera en duplex
Transmisión asíncrona FSK
Tasa de datos 300bps
Serie 202:
Modo semidúplex
Transmisión Asíncrona FSK
Incluye una frecuencia de transmisión secundaria ASK
• Interrupción o reenvió de datos
Serie 212:
Tiene 2 velocidades
Permite mayor compatibilidad
Velocidad lenta:
o 300 bps
o Modulación FSK
o Transmisión asíncrona
Velocidad rápida
o 1200
o Transmisión síncrona o asíncrona
o Modulación 4-PSK
Serie 201:
Semidúplex en líneas bifilares
Duplex sobre líneas de 4 cables
Modulación síncrona usando 4-PSK
2400 bps
Serie 208:
Duplex en líneas de 4 hilos
Modulación 8-PSK
4800 bps
Serie 209
Duplex en líneas de 4 hilos
Modulación 16-QAM
9600 bps

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6.5 MODEMS DE 56K
Los módems tradicionales tienen limitaciones en la tasa de datos. Los de
56K se pueden usar sólo si uno de los componentes de la comunicación
esta usando señalización digital como por ejemplo un proveedor de
Internet. Son Asimétricos en tanto que puede recibir datos a una
velocidad de 56 y emitir a una velocidad de 33,6.
6.6 MODEM DE CABLE
La televisión por cable utiliza cables coaxiales con un ancho de banda de
hasta 750 MHz lo que proporciona una mayor tasa de datos.

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TEMA 7 MEDIOS DE TRANSMISION DE DATOS
Las señales se transmiten en forma de energía electromagnética
Espectro electromagnético
Los medios se pueden dividir en dos grandes categorías: Guiados y no
guiados.
7.1 MEDIOS GUIADOS
Son aquellos que proporcionan un conductor de un dispositivo al otro
Cable de par trenzado
Cable de par blindado sin blindaje (UTP)
Es el más frecuente. Esta formado por dos hilos conductores cada uno
con su aislamiento plástico de color.
Se trenzo el cable por que así, ninguno de los dos cables estaba siempre
más cerca de una posible fuente de ruido.

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Las ventajas del UTP son su coste y facilidad de uso. Se usa en Ethernet y
anillos con paso de testigo.
La EIA Ha desarrollado estándares para graduar los UTP según su calidad:
Categoría 1: Es el de los teléfonos; adecuado para la voz ero no para
datos que no sean a baja velocidad.
Categoría 2: Voz y transmisión de datos hasta 4 Mbps
Categoría 3: Al menos 9 trenzas por metro. Hasta 10 Mbps. Es el
estándar en la mayoría de los sistemas de telefonía.
Categoría 4: Transmisión a 16 Mbps
Categoría 5: Hasta 100 Mbps.
Los conectores UTP machos tienen una pestaña móvil que los bloquean
cuando quedan conectados en el hembra. Cada hilo de un cable está unido a
un conductor o patilla del conector. Los más frecuentes son los RJ45, que
tienen 8 conductores, uno para cada hilo de cuatro pares trenzados.
Cable de para trenzado blindado (STP)
Tiene una funda de metal o un recubrimiento de malla entrelazada que rodea
cada para de conductores aislados. Esta carcasa evita que penetren ruidos
indeseados o interferencias. El STP tiene las mismas consideraciones de
calidad y usa los mismos conectores que el UTP pero es necesario conectar
el blindaje a tierra.

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Cable coaxial
Transporta señales con rangos de frecuencia más altos que los cables de
pares trenzados. Tiene un núcleo conductor central formado por un hilo
sólido o enfilado recubierto por un aislante de material dieléctrico que a su
vez está recubierto por un hoja exterior de metal conductor, malla o un
combinación de ambas que sirve como segundo conductor y como blindaje
contra el ruido.
Fibra óptica
La fibra óptica está hecha de plástico o cristal y transmite las señales en
forma de luz.
La fibra óptica usa la reflexión para transmitir la luz a través de un canal.
Un núcleo de cristal o plástico se rodea con una cobertura menos densa. La
diferencia de densidad debe ser tal que el rayo de luz que s mueve a través
del núcleo sea reflejado por la cubierta en lugar de refractado por ella. La
información se codifica dentro de un rayo de luz como series de destellos
encendido-apagado que representan los 0 y los 1.

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Hay dos modos de propagación
Multimodo: Hay múltiples rayos de luz de una fuente luminosa que se
mueven por el núcleo a través de caminos distintos.
De índice escalonado:
La densidad del núcleo permanece constante
En la interfaz hay un cambio abrupto de densidad
Esto hace que cada rayo o bien viaje recto o se refracte o se
refleje
Cada rayo tendrá una diferente longitud de camino
Se provocará distorsión
De índice gradual:
Densidad variable, mayor en el centro del núcleo y decrece
hacia los bordes
La distorsión será mucho menor
Monomodo:
usa fibra de índice escalonado
Fuente muy enfocada con un rango muy pequeño de ángulos
Diámetro más pequeño
Densidad sustancialmente menor
No hay distorsión

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Composición del cable
La fibra está formada por un núcleo rodeado por una cubierta. En la mayoría
de los casos esta fibra esta cubierta por un nivel intermedio que la protege
de la contaminación. Finalmente todo el cable está encerrado por una
carcasa exterior.
Tanto el núcleo como la cubierta pueden estar hechos de plástico o cristal
Fuentes de luz diversas para los cables ópticos
Diodo emisor de Luz (LED): Es barata pero proporciona luz
desenfocada. Para distancias cortas
Láser: Conservan el carácter de la señal en distancias considerables.
Ventajas de la fibra óptica
Inmunidad al ruido
Menor atenuación de la señal
Ancho de banda mayor
Desventajas de la fibra óptica
Coste
Instalación y mantenimiento
Fragilidad

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7.2 MEDIOS NO GUIADOS
Transportan ondas electromagnéticas sin usar un conductor físico.
Propagación de las ondas de radio
Tipos de propagación
Propagación en superficie
Propagación troposférica
o Línea recta de antena a antena
o Con cierto ángulo hasta los niveles superiores de la troposfera
donde se refleja hacia la tierra
Propagación ionosférica: Hasta la ionosfera donde se refleja hacia la
tierra. Permite grandes distancias con menor potencia de salida.
Por visión directa:
Propagación por el espacio.

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Propagación de señales específicas
VLF: Ondas de frecuencia muy baja; como ondas de superficie. Se
usan principalmente para radio-navegación de largo alcance y para
comunicación submarina.
LF: También como ondas de superficie. Como radio-balizas o
localizadores de navegación
MF: Frecuencia media; se propagan en la troposfera. La mayoría con
antenas de visión directa. Radio AM, Radio marítima, buscadores
autodireccionales y frecuencias de emergencia.

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HF: Alta Frecuencia. Usan propagación ionosférica. Radioaficionados,
radio de bandas ciudadanas (CB), emisiones internacionales,
comunicaciones militares, comunicaciones de larga distancia para
aviones y barcos, teléfonos, telégrafos y faxes.
VHF: Frecuencia muy alta. Usan propagación de visión directa. Incluye
Tv VHF, radio FM y AM de aviones y ayuda de navegación de aviones.
UHF: Frecuencia Ultra alta siempre se usan en propagación de visión
directa. TV. UHF, teléfonos móviles, buscadores y los enlaces de
microondas
SHF: Frecuencia superalta. Principalmente visión directa y algo de
propagación espacial. Microondas terrestres y satélite y la
comunicación radar
EHF: Extremadamente alta. Propagación espacial. Usos
predominantemente científicos; Radar, satélite y comunicaciones
experimentales

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Repetidores
Incrementan la distancia útil
de las microondas terrestres.
Constituyen la base de la
mayoría de los sistemas de
telefonía contemporánea
alrededor del mundo.
Antenas
Dos tipos:
- Parabólica:
- De cornete

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Comunicación vía satélite
Viene a ser equivalente a transmisiones de microondas por visión directa en
la que las estaciones son satélites que están orbitando la tierra. El satélite
produce que las limitaciones impuestas sobre la distancia por la curvatura
de la tierra sean muy reducidas.
Para asegurar una comunicación constante, el satélite
debe moverse a la misma velocidad que la tierra de
forma que parezca que está fijo en un determinado
punto. Se denominan satélites geosincrónicos. La
altura a la que la velocidad orbital hace que el satélite
sea estacionario es de 36000 Kms., siendo necesarios
3 satélites para cubrir todo el planeta.
La transmisión desde la tierra al satélite se denomina enlace ascendente.
La que va desde el satélite a la tierra se denomina enlace ascendente.
Banda Enlace descendente Enlace ascendente
C 3.7 a 4.2 GHz 5.925 a 6.425 GHz
Ku 11.7 a 12.2 14 a 14.5
Ka 17.7 a 21 27.5 a 31

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2
10
1
10log ( )
P
dB
P
=
Telefonía celular
Se diseño para
proporcionar
conexiones de
comunicaciones
estables entre
dos dispositivos
móviles o entre
una unidad móvil
y una unidad
estacionaria
(tierra). Cada
área de servicio
celular se divide en regiones llamadas células, cada una de la cuales contiene
una antena y esta controlada por una pequeña central. Esta está controlada
por una Central de conmutación de telefonía móvil (MTSO). El radio de la
célula dependerá de la densidad de población y variara entre 2 y 20 Km.
7.3 DETERIORO DE LA TRANSMISION
Atenuación: Significa pérdida de energía. Para compensar esta
perdida se usan amplificadores para amplificar la señal. Para medir la
potencia que una señal ha perdido o ganado, los ingenieros usan el
término decibelio (dB), que mide las potencias relativas de dos
señales o de una misma señal en dos puntos distintos. dB será
negativo si se ha disminuido y positivo si se ha aumentado.
Donde P1 y P2 representan la potencia de la señal en los puntos 1 y 2
Distorsión: Significa que la señal ha cambiado su forma de onda.
Ocurre en una señal compuesta, formada por distintas frecuencias.
Cada componente tiene su propia velocidad de propagación y por tanto
su propio retraso en la llegada al destino final.
Ruido: Un factor externo corrompe la señal.

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c
f
λ =
2log (1 / )C B S N= +
7.4 PRESTACIONES
Rendimiento: Es la medida de la velocidad con que los datos pueden
pasar a través de un punto. En otras palabras, si se considera
cualquier punto del medio de transmisión como una pared a través de
la cual pueden pasar los bits, el rendimiento indica el nº de bits que
pueden pasar esa pared en un segundo.
Velocidad de propagación: mide la distancia a la cual una señal de bit
puede viajar a través de un medio en un segundo.
Tiempo de propagación: mide el tiempo necesario para que una señal
(o un bit) viaje de un punto de un medio de transmisión a otro. Se
calcula dividiendo la distancia por la velocidad de propagación..
Habitualmente se normaliza en Km.
7.5 LONGITUD DE ONDA
Relaciona el periodo o la frecuencia de una onda seno aislada con la
velocidad de propagación en el medio. Mientras la frecuencia de una señal es
independiente del medio, la longitud de onda depende tanto de la frecuencia
como del medio. Es la distancia que una señal aislada puede viajar en un
periodo;
Longitud de onda= Velocidad de propagación X periodo o lo que es lo
mismo
donde c es la velocidad de propagación y f la frecuencia.
7.6 CAPACIDAD DE SHANON
Es la máxima tasa de datos teórica de un canal.
donde
B es el ancho de banda del canal
S/N es la razón señal/ruido
C es la capacidad de Shannon en bps.

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